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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于計(jì)算機(jī)視覺和多點(diǎn)觸控技術(shù)的交互式電子白板
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本項(xiàng)目研制了一套基于計(jì)算機(jī)視覺和多點(diǎn)觸控技術(shù)的新型交互式交互白板系統(tǒng)，在現(xiàn)有的投影儀+計(jì)算機(jī)的多媒體教學(xué)設(shè)備的基礎(chǔ)上，增加高速攝像頭和紅外激光構(gòu)成的檢測裝置，利用計(jì)算機(jī)視覺識(shí)別，紅外激光脈沖調(diào)制定位，多點(diǎn)觸控等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)多媒體互動(dòng)的交互白板功能。具有支持大屏幕尺寸，支持多點(diǎn)觸控、非接觸式操作，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，便于移動(dòng)、攜帶、改裝等特點(diǎn)。
- 詳細(xì)介紹：
- 本系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)來完成對電子白板筆的定位，工作原理是用電子白板筆和白板擦發(fā)出的紅外光作為軌跡標(biāo)記，計(jì)算機(jī)上的高速攝像頭捕捉到這些紅外光標(biāo)記，識(shí)別出該標(biāo)記在屏幕的位置坐標(biāo)，并根據(jù)各自的歷史位置進(jìn)行同步的身份辨識(shí)和運(yùn)動(dòng)跟蹤，然后將各個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)變化轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)控制指令，既可以控制光標(biāo)的移動(dòng)和點(diǎn)擊實(shí)現(xiàn)一般計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備（如鼠標(biāo)）的功能，又可以將電子白板筆的軌跡顯現(xiàn)在投影屏幕上，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)黑板的即時(shí)書寫和黑板擦的擦除功能。 板擦的坐標(biāo)位置，即實(shí)現(xiàn)多支電子白板筆、多人同時(shí)書寫，使用支持多點(diǎn)操作的現(xiàn)代操作系統(tǒng)（如Windows 7）即可在計(jì)算機(jī)上原生的支持多點(diǎn)觸控操作以及多點(diǎn)手勢的識(shí)別。 另外，紅外光可以直接照射在投影屏幕或墻面上，因而本系統(tǒng)可以適應(yīng)各種介質(zhì)制作的投影屏幕，可以在現(xiàn)有的投影儀設(shè)備和投影幕基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)。利用紅外激光筆照射到屏幕上的光斑作為光線標(biāo)記也可以被攝像頭捕捉到，因而可以實(shí)現(xiàn)遙控操作，遙控距離可以很容易的達(dá)到50m以上。 對于使用手指直接進(jìn)行點(diǎn)擊的功能，可以利用若干個(gè)一字型激光器(發(fā)出的光不是一個(gè)點(diǎn)而是一條直線的激光器)在觸摸的近表面分布一個(gè)紅外光照層，當(dāng)手指接觸到觸摸表面時(shí)，紅外光會(huì)被手指擋住，有一部分紅外光被手指邊緣反射，從而可以被攝像頭捕捉到，識(shí)別為一個(gè)觸控點(diǎn)，同樣可以實(shí)現(xiàn)電子白板筆的效果。 本系統(tǒng)具有以下突出優(yōu)點(diǎn) 1、直接模擬黑板擦和粉筆，符合傳統(tǒng)教學(xué)習(xí)慣 2、采用紅外識(shí)別技術(shù)，抑制環(huán)境干擾 3、支持非接觸遙控操作，可操作區(qū)域大 4、課堂即時(shí)互動(dòng)，產(chǎn)生一種新的課堂交互形式 5、支持被動(dòng)式操作，使用方便 6、使用了計(jì)算機(jī)視覺識(shí)別技術(shù)，信息獲取簡單 7、支持多支電子白板筆同時(shí)書寫，易于教學(xué)交流和互動(dòng)
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的： 針對目前課堂教學(xué)手段與輔助設(shè)備在教學(xué)應(yīng)用中的缺陷與不足，在現(xiàn)有交互白板理論基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開發(fā)出一種基于計(jì)算機(jī)視覺和多點(diǎn)觸控技術(shù)的新型交互式電子白板系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控功能。 基本思路： 本系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)來完成對電子白板筆的定位、身份辨識(shí)和運(yùn)動(dòng)跟蹤，將運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)變化轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)控制指令，既可以控制光標(biāo)的移動(dòng)和點(diǎn)擊實(shí)現(xiàn)一般計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備（如鼠標(biāo)）的功能，又可以將電子白板筆的軌跡顯現(xiàn)在投影屏幕上，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)黑板的即時(shí)書寫和黑板擦的擦除功能。 利用多點(diǎn)觸控技術(shù)可以同時(shí)識(shí)別多支電子白板筆和白板擦的坐標(biāo)位置，即實(shí)現(xiàn)多支電子白板筆、多人同時(shí)書寫，使用支持多點(diǎn)操作的現(xiàn)代操作系統(tǒng)（如Windows 7）即可在計(jì)算機(jī)上原生的支持多點(diǎn)觸控操作以及多點(diǎn)手勢的識(shí)別。 利用獨(dú)創(chuàng)的激光脈沖調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)非接觸式遙控操作，突破觸摸屏幕尺寸限制。 系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，軟件由配置信息管理模塊、圖像處理模塊、多目標(biāo)識(shí)別模塊、多目標(biāo)追蹤模塊，事件處理模塊以及應(yīng)用程序接口模塊等組成。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1、直接模擬黑板擦和粉筆，符合傳統(tǒng)教學(xué)習(xí)慣 2、支持多支電子白板筆同時(shí)書寫，易于教學(xué)交流和互動(dòng) 3、支持非接觸遙控操作，可操作區(qū)域大 4、課堂即時(shí)互動(dòng)，產(chǎn)生一種新的課堂交互形式 5、支持被動(dòng)式操作，使用方便 6、使用了計(jì)算機(jī)視覺識(shí)別技術(shù)，信息獲取簡單
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本作品在使用形式上也保留了傳統(tǒng)的粉筆和黑板的即時(shí)書寫特點(diǎn)。支持多支筆同時(shí)書寫以及板擦功能。 本項(xiàng)目使用光學(xué)式多點(diǎn)操控技術(shù)作為定位方法，光學(xué)式多點(diǎn)操控技術(shù)區(qū)別于其他多點(diǎn)操控技術(shù)的關(guān)鍵在于，光學(xué)式多點(diǎn)觸控系統(tǒng)中主要利用圖像處理算法來完成對觸點(diǎn)的定位和跟蹤。優(yōu)點(diǎn)是將其他觸控系統(tǒng)使用昂貴的硬件完成的功能轉(zhuǎn)移到軟件上來實(shí)現(xiàn)。 遙控功能是本作品的特色功能，利用脈沖調(diào)制技術(shù)，可以使得只要將激光遙控對著屏幕即可控制光標(biāo)的移動(dòng)，觸摸開關(guān)使得點(diǎn)擊時(shí)操作點(diǎn)漂移距離很短，可以很精確的點(diǎn)擊所要點(diǎn)擊的位置，這種遙控方式在使用多個(gè)遙控進(jìn)行操作時(shí)優(yōu)勢尤其明顯。 目前市場上多數(shù)已經(jīng)存在的白板都是單點(diǎn)觸控，即只能識(shí)別和支持每次一支“筆”的書寫、點(diǎn)擊，這樣極大的限制了白板系統(tǒng)的應(yīng)用。多點(diǎn)觸控技術(shù)解決了這一問題，多點(diǎn)觸控技術(shù)能同時(shí)采集多點(diǎn)信號(hào)，并對各路信號(hào)之間的時(shí)間和空間關(guān)系做出判斷。通過這些信息和后端的應(yīng)用軟件支持，可以賦予不同的多點(diǎn)組合不同的操作含義。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 面議
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品； 現(xiàn)場演示； 圖片； 錄像；
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 技術(shù)特點(diǎn)： 1、計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，支持的觸控點(diǎn)數(shù)多 2、使用脈沖激光調(diào)制法解決非接觸操作的預(yù)定位問題 3、支持被動(dòng)式觸控操作，無需專用觸控筆即可操作 作品優(yōu)勢： 1、操作方便 2、可靠性高 3、成本低 4、適用范圍廣 推廣前景及市場分析： 隨著現(xiàn)代教學(xué)方法的推行和多媒體教學(xué)技術(shù)的普及，交互白板將會(huì)被各大中小學(xué)采用。在商業(yè)領(lǐng)域，交互白板可以更好的進(jìn)行商業(yè)展示和演講，同樣有著很好的應(yīng)用前景。 經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測： 電子白板市場高速發(fā)展，2008-2009年增長速度達(dá)50%以上，預(yù)計(jì)仍然保持高增長率。在電子白板的用戶中，近90%來自教育行業(yè)，近10%來自商業(yè)用戶，其它為軍事、政府等機(jī)構(gòu)。若采取本作品的設(shè)計(jì)可以獲得很好的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 一、多點(diǎn)觸控技術(shù) 多點(diǎn)觸控技術(shù)始于1982年由多倫多大學(xué)發(fā)明的感應(yīng)食多點(diǎn)觸控技術(shù)發(fā)展展控屏幕。同年貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)表了首份探討觸控技術(shù)的學(xué)術(shù)文獻(xiàn)。 1984年，貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出一種能夠以多于一只手控制改變畫面的觸屏。同時(shí)上述于多倫多大學(xué)的一組開發(fā)人員終止了相關(guān)硬件技術(shù)的研發(fā)，把研發(fā)方向轉(zhuǎn)移至軟件及界面上，期望能接續(xù)貝爾實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)工作。 1991年此項(xiàng)技控取得重大突破，研制出一種名為數(shù)碼桌面的觸屏技術(shù)， 容許使用者同時(shí)以多個(gè)指頭觸控及拉動(dòng)觸屏內(nèi)的影像。 1999年，“約翰埃利亞斯”和“魯尼韋斯特曼”生產(chǎn)了的多點(diǎn)觸控產(chǎn)品包括iGesture板和多點(diǎn)觸控鍵盤。經(jīng)過多年維持專利的iGesture板和多點(diǎn)觸控鍵盤。 2006年，Siggraph大會(huì)上，紐約大學(xué)的Jefferson Y Han教授向眾人演示最新成果，其領(lǐng)導(dǎo)研發(fā)的新型觸摸屏可由雙手同時(shí)操作,并且支持多人同時(shí)操作。利用該技術(shù)，Jefferson Y Han在36英寸×27英寸大小的屏幕上，同時(shí)利用多只手指(拇指似乎還無法感應(yīng)到)，在屏幕上畫出了好幾根線條。與普通的觸摸屏技術(shù)所不同的是，它同時(shí)可以有多個(gè)觸摸熱點(diǎn)得到響應(yīng)，而且響應(yīng)時(shí)間非常短——小于0.1秒。 2007年，“蘋果”及“微軟”分別發(fā)表了應(yīng)用多點(diǎn)觸控技術(shù)的產(chǎn)品及計(jì)劃，令該技術(shù)開始進(jìn)入主流的應(yīng)用。這種輸入界面讓使用者能大大擴(kuò)大可操縱的比例言，引起大眾對使用多點(diǎn)觸控電腦的興趣。 二、交互式電子白板技術(shù) 在交互式電子白板技術(shù)的研究開發(fā)上，在英國、美國和日本等發(fā)達(dá)國家，交互電子白板的應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入推廣普及階段，各方面條件正日臻成熟，科學(xué)的教學(xué)模式、先進(jìn)的教學(xué)理念、豐富的資源庫、完善的技術(shù)保障與培訓(xùn)體系已經(jīng)基本形成。 電子白板技術(shù)在我國起步較晚，就調(diào)查顯示自1998年至2003年，有關(guān)電子白板的文章很少，幾乎為零，而在2003年以后，文章數(shù)量有了較大增長。2004年之后，對電子白板的研究迅速增加，尤其是首都師范大學(xué)丁興富老師的團(tuán)隊(duì)于2004和英國普羅米休斯(Promethean)公司開始合作的項(xiàng)目在國內(nèi)影響較大，在2004-2006年也出現(xiàn)了16篇相關(guān)淪文，其中還有一篇碩士論文
